JP7087263B2

JP7087263B2 - 木製梁の接合構造

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Publication number: JP7087263B2
Application number: JP2018240089A
Authority: JP
Inventors: 崇興金田; 厚周花井; 直木麻生; 満竹内
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: JP2020101020A

Description

本発明は、木製梁の接合構造に関する。

従来、木製梁と柱との固定度を大きくするために、木製梁と柱との仕口部を金属で補強する場合がある。例えば下記特許文献１には、木造建築物の柱と梁との仕口部に、金属板で形成した仕口金物を配置し、この仕口金物を介して柱と梁とを接合した構造が開示されている。

特開２０００－１９２５５５号公報

上記特許文献１のような構造においては、予め金属板を梁や柱の配置に合せて加工しておく必要がある。このため柱や梁の施工誤差を吸収し難い。

本発明は上記事実を考慮して、木製梁の固定度を高めると共に、施工誤差を吸収し易い木製梁の接合構造を提供することを目的とする。

請求項１の木製梁の接合構造は、柱と、木製梁と、前記柱と前記木製梁との接合部に形成されたコンクリート製の仕口部と、一端が前記木製梁に埋設され他端が前記木製梁の端面から突出して前記仕口部に埋設された定着具と、前記木製梁の端部、かつ、前記定着具が埋設された部分を被覆する繊維補強シートと、を備え、前記繊維補強シートで被覆された前記木製梁の端部が前記仕口部へ挿入されて耐火被覆されている。

請求項１の木製梁の接合構造によると、木製梁が定着具を介して仕口部に接合される。仕口部はコンクリート製とされている。このため木製の仕口部と比較して剛性が高く、木製梁の固定度が大きい。また、柱及び木製梁の配置や寸法に施工誤差があっても、仕口部がコンクリート製とされているため施工誤差を吸収することができる。

一態様の木製梁の接合構造は、請求項１の木製梁の接合構造において、前記木製梁の端部を被覆する被覆部材を備えている。

一態様の木製梁の接合構造によると、木製梁の端部が被覆部材で被覆されている。このため定着具にせん断力が作用した際に、当該せん断力によって木製梁の端部が損傷することを抑制できる。

一態様の木製梁の接合構造は、請求項２の木製梁の接合構造において、前記被覆部材は繊維補強シートである。

一態様の木製梁の接合構造によると、木製梁の端部が繊維補強シートとされているため、せん断耐力を確保し易い。また、繊維補強シートの巻き付け回数を調整することで、せん断耐力を調整できる。

一態様の木製梁の接合構造は、前記繊維補強シートで被覆された前記木製梁の端部が前記仕口部へ挿入されている。

一態様の木製梁の接合構造によると、木製梁の端部が仕口部のコンクリートへ挿入されている。このため、木製梁の端部はコンクリートで被覆される。これにより木製梁のせん断耐力が向上する。

本発明に係る木製梁の接合構造は、木製梁の固定度を高めると共に、施工誤差を吸収し易い。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る木製梁の接合構造を示す側断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ－Ｃ線断面図である。本発明の実施形態に係る木製梁を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る木製梁の接合構造においてラグスクリューボルトに代えてアンカー筋を用いた変形例を示す側断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態に係る木製梁の接合構造において被覆部材として仕口部のコンクリートを使用した変形例を示す側断面図であり、（Ｂ）は被覆部材として仕口部のコンクリートと補強シートとを併用した変形例を示す側断面図であり、（Ｃ）は被覆部材として仕口部のコンクリートと鉄筋とを併用した変形例を示す側断面図であり、（Ｄ）は被覆部材としてのコンクリートを繊維補強コンクリートとした変形例を示す側断面図である。

以下、本発明に係る木製梁の接合構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

（接合部構造）
本発明の実施形態に係る木製梁の接合構造は、図１（Ａ）に示す木製柱２０（以下、柱２０と称す）に対して木製梁４０（以下、梁４０と称す）を接合するための構造である。柱２０と梁４０の接合部にはコンクリート製の仕口部３０が配置されており、この仕口部３０を介して、柱２０と梁４０とが接合されている。

（木製梁）
図１（Ｂ）に示すように梁４０は、芯材４２、燃え止まり層４４及び燃え代層４６を含んで形成された木製の構造材料である。

芯材４２は、一例としてＬＶＬ（Laminated Veneer Lumber）を用いて形成された梁本体であり、燃え止まり層４４及び燃え代層４６は芯材４２の耐火被覆である。なお、芯材４２としては集成材、ＣＬＴ、無垢材、樹脂材料と木材との合成材等を用いる事ができる。

燃え止まり層４４は、芯材４２の外周面において芯材４２の延設方向（図１（Ａ）におけるＸ方向）に沿って配置された複数の耐火性のプラスター４４Ａ（ＳＬプラスター）と、それぞれのプラスター４４Ａの間に設けられた木質の繋ぎ材４４Ｂと、で構成されている。

燃え代層４６は、プラスター４４Ａ及び繋ぎ材４４Ｂを覆う木質の板材によって構成されており、繋ぎ材４４Ｂに接合されている。

燃え止まり層４４及び燃え代層４６は、芯材４２の上方には配置されておらず、代わりにコンクリート製のスラブ５０が配置されている。つまり、芯材４２の上面側にはスラブ５０によって耐火被覆が形成され、芯材４２の側面及び下面側には燃え止まり層４４及び燃え代層４６によって耐火被覆が形成されている。

図２に示すように、梁４０の端部において、芯材４２には定着具としてのラグスクリューボルト６０の一端が捩じ込まれている。ラグスクリューボルト６０の他端は、図１（Ａ）に示すように、仕口部３０を形成するコンクリートに埋設され定着されている。

また、芯材４２においてラグスクリューボルト６０が捩じ込まれている部分には、図１（Ｃ）に示すように、被覆部材として補強シート７０が巻き付けられている。補強シート７０は炭素繊維補強シートによって形成され、図２に示すように、芯材４２の周囲に複数回、螺旋状に巻回されている。

なお、「ラグスクリューボルト６０が捩じ込まれている部分」とは、図１（Ａ）における芯材４２の延設方向（Ｘ方向）において、ラグスクリューボルト６０が配置される部分のこと（幅Ｗ１で示した領域）である。

本実施形態においては、ラグスクリューボルト６０が捩じ込まれている部分（幅Ｗ１）の「全て」を補強シート７０で巻き付けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図１（Ａ）に二点鎖線で示したラグスクリューボルト６０Ａが捩じ込まれている部分（幅Ｗ２）の「一部」を補強シート７０で巻き付ける構成としてもよい。但し何れの態様においても、補強シート７０は少なくとも芯材４２の最端部に巻き付けるものとする。

なお、本発明における「木製梁の端部を被覆する被覆部材」とは、補強シート７０のように、梁４０の端部において芯材のみの外周を被覆する構成を含む。また、芯材４２、燃え止まり層４４及び燃え代層４６を含んだ梁４０全体の外周を被覆する構成も含む。

（梁の製造方法）
梁４０を製造するためには、まず、芯材４２を、燃え止まり層４４及び燃え代層４６で被覆する。このとき、芯材４２において補強シート７０を巻き付ける端部を残して、燃え止まり層４４及び燃え代層４６を形成する。

次に芯材４２の端面からラグスクリューボルト６０を捩じ込む。ラグスクリューボルト６０の捩じ込みに先行して、適宜下穴を開けてもよい。そして、芯材４２に補強シート７０を巻き付ける。補強シート７０の巻き付けに際し、補強シート７０にはエポキシ樹脂等を含浸させることが好適である。

補強シート７０の巻き付け後においてエポキシ樹脂が硬化した後、図２に破線で示した部分、つまり補強シート７０の周囲を、燃え止まり層４４及び燃え代層４６で被覆する。

なお、補強シート７０の周囲は、燃え止まり層４４及び燃え代層４６に代えて、例えばケイ酸カルシウム板等の不燃材料で被覆してもよい。また、ラグスクリューボルト６０の捩じ込みと、補強シート７０の巻き付けは、順序を入れ替えてもよい。

（仕口部）
上述のように形成された梁４０は、図１（Ａ）に示すように、仕口部３０に接合される。仕口部３０は、上下の柱２０（下柱２０Ａ、上柱２０Ｂ）に挟まれて配置されたコンクリート部材であり、下柱２０Ａにおける上端面から突出したラグスクリューボルト６２によって、下柱２０Ａと接合されている。

また、仕口部３０には、アンカー筋６４の下端部が埋設されている。一方、アンカー筋６４の上端部は仕口部３０の上端面から突出し、上柱２０Ｂの下端面に形成された挿入孔２２に挿入されている。挿入孔２２とアンカー筋６４との間の隙間には樹脂製の接着剤が注入されている。これにより、仕口部３０と柱２０とが接合される（所謂グルードインロッド工法）。

（木製梁の接合方法）
仕口部３０を形成して梁４０を柱２０に接合する方法の一例を説明する。まずラグスクリューボルト６２が捩じ込まれた下柱２０Ａを所定の位置に配置し、同様にラグスクリューボルト６２が捩じ込まれた梁４０を、図示しない支保工等で支持して所定の位置に配置する。

下柱２０Ａ及び梁４０が所定の位置に配置された状態で、下柱２０Ａ及び梁４０を型枠の一部あるいは全部としてコンクリートを打設し、仕口部３０を形成する。この際、アンカー筋６４を所定の位置に配置しておく。なお、仕口部３０を形成するコンクリートとスラブ５０を形成するコンクリートとは、同時に打設することができる。

コンクリートが硬化したら、仕口部３０の上部に上柱２０Ｂを配置する。この際、仕口部３０の上端面から突出したアンカー筋６４が、上柱２０Ｂの下端面に形成された挿入孔２２に挿入されるようにして、上柱２０Ｂを配置する。その後、挿入孔２２とアンカー筋６４との間の隙間に接着剤を注入する。

なお、梁４０の芯材４２に埋設する定着具及び下柱２０Ａに埋設する定着具としては、図３に示すように、ラグスクリューボルト６２に代えて、上柱２０Ｂと同様のアンカー筋６４を用いる事ができる。

定着具としてアンカー筋６４を用いることで、予め仕口部３０と一体化させたアンカー筋６４を、芯材４２の端面に形成した挿入孔に挿入して接合することができる。これにより、仕口部３０は現場打ちコンクリートだけでなく、プレキャストコンクリートによって形成することもできる。

さらに、仕口部３０及び柱２０をプレキャストコンクリートによって形成し、互いに一体化することができる。すなわち、アンカー筋６４を用いることで施工方法の選択性が向上する。なお、本発明における柱は、このように、木製以外の柱を含むものとする。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る木製梁の接合構造によると、梁４０が、定着具であるラグスクリューボルト６０又はアンカー筋６４を介して、仕口部３０に接合されている。また、仕口部３０はコンクリート製とされている。このため木製の仕口部と比較して剛性が高く、梁４０の固定度が大きい。また、柱２０や梁４０の配置や寸法に施工誤差があっても、仕口部３０がコンクリート製とされているため施工誤差を吸収することができる。

また、本実施形態においては、梁４０の端部が補強シート７０で被覆されている。このため定着具（ラグスクリューボルト６０又はアンカー筋６４）にせん断力が作用した際に、当該せん断力によって梁４０の端部が損傷することを抑制できる。

具体的には、例えば図２に示すラグスクリューボルト６０にせん断力Ｔが作用した際、当該せん断力Ｔにより、芯材４２には破線で示した割裂Ｖが発生しようとする。しかし、芯材４２は補強シート７０で被覆されているため変形が拘束され、割裂Ｖの発生を抑制できる。これにより、ラグスクリューボルト６０は引き抜き耐力を十分に発揮することができ、仕口部３０の耐力が低下し難い。

また、本実施形態においては、芯材４２を補強する補強シート７０は、炭素繊維補強シートとされている。このため、他の繊維補強シートを使用する場合と比較して軽量でありせん断耐力を確保し易い。また、シート状の補強シート７０は巻き付け回数を調整することができるため、例えばシート状以外の被覆部材を用いる場合と比較して、せん断耐力を調整できる。

なお、芯材４２の被覆部材としては、補強シート７０以外に、アラミド繊維補強シートやその他の繊維補強シートを用いてもよい。これらの繊維補強シートを用いても、被覆部材が無い構成と比較して、梁４０の端部が損傷することを抑制できる。

また、芯材４２の被覆部材としては、繊維補強シート以外に、例えばコンクリートとすることができる。具体的には、例えば図４（Ａ）に示すように、仕口部３０を形成するコンクリートで芯材４２の端部を被覆する。つまり、梁４０の端部を仕口部３０へ挿入することで、繊維補強シートを用いなくてもコンクリートにより拘束効果を得ることができる。

さらに、図４（Ｂ）に示すように、被覆部材として仕口部３０のコンクリートと繊維補強シート（一例として補強シート７０）とを併用してもよい。複数の被覆部材を用いることで、被覆部材による芯材４２の拘束効果が向上する。また、仕口部３０のコンクリートと併用する被覆部材としては、図４（Ｃ）に示すように、鉄筋７２を用いる事ができる。鉄筋７２は、芯材４２の四周に巻きつけることが好ましい。また、芯材４２の延設方向に沿って複数本設けることがさらに好ましい。

またさらに、仕口部３０を形成するコンクリートとしては、図４（Ｄ）に示すように、繊維補強コンクリート（鋼繊維補強コンクリート、ガラス繊維補強コンクリート、炭素繊維補強コンクリート等）を用いると、拘束効果が向上する。なお、図４（Ａ）～（Ｄ）においては、図示を簡略化するため、柱２０と仕口部３０との定着具は省略している。

また、本実施形態において、梁４０が芯材４２、燃え止まり層４４及び燃え代層４６で形成されている。そして補強シート７０を燃え止まり層４４及び燃え代層４６で被覆することにより、火災時等において補強シート７０が直接炎に晒されることを抑制できる。これにより火災に起因する梁４０の耐力低下を抑制できる。

なお、本実施形態においては、梁４０を芯材４２、燃え止まり層４４及び燃え代層４６を含んで形成したが本発明の実施形態はこれに限らない。例えば燃え止まり層４４及び燃え代層４６を備えない木製梁の端部を、被覆部材で被覆してもよい。このような構成でも、被覆部材を設けない構成と比較して、梁４０の端部が損傷することを抑制できる。

さらに、本実施形態においては被覆部材を設けているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば被覆部材を省略してもよい。具体的には、図１、図３に示した実施例において、補強シート７０は省略することができる。補強シート７０を省略しても、定着具としてのラグスクリューボルト６０又はアンカー筋６４がコンクリート製の仕口部３０に埋設されているため、木製の仕口部と比較して梁４０の固定度を向上することができる。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

２０柱
２０Ａ下柱（柱）
２０Ｂ上柱（柱）
３０仕口部（被覆部材）
４０木製梁
６０ラグスクリューボルト（定着具）
６０Ａラグスクリューボルト（定着具）
６４アンカー筋（定着具）
７０補強シート（被覆部材）
７２鉄筋（被覆部材）

Claims

柱と、
木製梁と、
前記柱と前記木製梁との接合部に形成されたコンクリート製の仕口部と、
一端が前記木製梁に埋設され他端が前記木製梁の端面から突出して前記仕口部に埋設された定着具と、
前記木製梁の端部、かつ、前記定着具が埋設された部分を被覆する繊維補強シートと、
を備え、
前記繊維補強シートで被覆された前記木製梁の端部が前記仕口部へ挿入されて耐火被覆されている、
木製梁の接合構造。